自主發(fā)光的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)技術(shù)在平板顯示和照明領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但目前商用的發(fā)光材料含有Ir、Pt或Au等貴金屬,提升了其生產(chǎn)成本,制約了其進(jìn)一步發(fā)展。近年來(lái),基于鈣鈦礦的OLED發(fā)展迅猛且有著發(fā)光光譜窄、色純度高、色域廣等優(yōu)點(diǎn)。
然而,低穩(wěn)定性與Pb(II)的毒性是其走向商業(yè)化亟待解決的問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)降低鈣鈦礦的維度如生成二維(2D)、一維(1D)甚至是零維(0D)的結(jié)構(gòu)時(shí)仍表現(xiàn)出優(yōu)異的光物理性能,且構(gòu)筑單元不局限于有毒的鉛(II),同時(shí)由于高熔點(diǎn)的有機(jī)陽(yáng)離子的引入極大地改善材料的穩(wěn)定性。在低維非鉛雜化材料中,銻(III)基雜化材料作為一類新興的發(fā)光材料體系,由于其高的發(fā)光效率及低的自吸收特性,在下轉(zhuǎn)換LED、閃爍體、探測(cè)器等光電器件領(lǐng)域有著不俗的表現(xiàn),但銻(III)基雜化材料在電致發(fā)光器件中的應(yīng)用卻鮮有報(bào)道。
在國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)、福建省科技計(jì)劃和福建光電信息科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的資助下,陳忠寧課題組在前期研究工作的基礎(chǔ)上,利用廉價(jià)且環(huán)境兼容的0D雜化材料(MePPh3)[SbCl5]作為發(fā)光體,并通過(guò)溶液法和主-客摻雜的方式制備出高效的電致發(fā)光器件。探究了其薄膜狀態(tài)的發(fā)光行為,發(fā)現(xiàn)其仍能保持較高的發(fā)光效率(PLQY = 56.8%),并有很好的空氣穩(wěn)定性及成膜性?;谝陨蟽?yōu)點(diǎn),嘗試制備并表征了基于此雜化材料的OLED。
研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)以純的薄膜態(tài)作為發(fā)光層時(shí),器件性能表現(xiàn)不佳,可能與膜的粗糙度大,器件中各功能層的能級(jí)不匹配或載流子傳輸性能差等因素相關(guān)。但當(dāng)將雜化材料摻雜到具有載流子傳輸特性的主體材料中,器件性能得到顯著提高。發(fā)光量度由82 cd/m2提升到3500 cd/m2,發(fā)光效率由0.7% 飆升到3.1%。此研究結(jié)果表明,低成本且環(huán)境兼容的銻(III)基雜化材料為制備穩(wěn)定的、高性能的OLED提供了一條大有前途的新途徑。
圖:電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)及性能
上述工作以《Highly Efficient Light-Emitting Diodes based on an Organic Antimony(III) Halide Hybrid》為題,發(fā)表在AngewandteChemie International Edition。文章第一作者為福州大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士生李金龍和上海科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士生桑榆豐,通訊作者為徐亮金研究員和陳忠寧研究員。(來(lái)源:福建物構(gòu)所)
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